晶片傳送機(jī)器人及其控制方法和制造半導(dǎo)體裝置的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】晶片傳送機(jī)器人及其控制方法和制造半導(dǎo)體裝置的方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2014年11月7日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10_2014_0154736號(hào)韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)涉及一種晶片傳送機(jī)器人及其控制方法，更具體地，涉及一種不需要定期地執(zhí)行教學(xué)操作的晶片傳送機(jī)器人以及一種控制該晶片傳送機(jī)器人并使用該傳送機(jī)器人制造半導(dǎo)體裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]可以通過(guò)執(zhí)行各種制作工藝(例如，沉積工藝、光刻工藝、蝕刻工藝和電子裸片分類(lèi)(EDS)測(cè)試工藝)來(lái)制造半導(dǎo)體芯片(半導(dǎo)體裸片)。當(dāng)晶片傳送機(jī)器人將晶片傳送到例如執(zhí)行半導(dǎo)體制作工藝的晶盒(cassette)與處理室之間的晶片安裝室中時(shí)，可以執(zhí)行半導(dǎo)體芯片制作工藝。
[0004]因此，通常來(lái)說(shuō)，工人必須要檢查晶片傳送機(jī)器人的移動(dòng)操作的位置是否精確。此夕卜，工人可能要必須定期地執(zhí)行教學(xué)操作，即，在控制器中預(yù)先對(duì)晶片傳送機(jī)器人的移動(dòng)操作的位置進(jìn)行編程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明構(gòu)思的各方面提供一種不需要定期地執(zhí)行教學(xué)操作的具有機(jī)器人手組件的晶片傳送機(jī)器人。
[0006]發(fā)明構(gòu)思的各方面還提供一種控制該晶片傳送機(jī)器人的方法。
[0007]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)方面，提供一種晶片傳送機(jī)器人，該晶片傳送機(jī)器人包括:機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)，包括機(jī)器人軸構(gòu)件和與機(jī)器人軸構(gòu)件連接的機(jī)器人臂構(gòu)件；機(jī)器人手，連接到機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的機(jī)器人臂構(gòu)件，并用于通過(guò)使用機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)來(lái)傳送晶片；垂直位移傳感器，被安裝在機(jī)器人手的上側(cè)；以及多個(gè)水平位移傳感器，被安裝在機(jī)器人手的所述上側(cè)，并沿著與機(jī)器人手的兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)軸垂直的虛擬線(xiàn)相互分開(kāi)。
[0008]垂直位移傳感器和所述多個(gè)水平位移傳感器可以被安裝成與機(jī)器人手的頂表面齊平。
[0009]垂直位移傳感器可以是包括發(fā)射第一光的第一光發(fā)射部和檢測(cè)第一光的第一光接收部的集成光傳感器。
[0010]水平位移傳感器可以被安裝成與垂直位移傳感器分開(kāi)。水平位移傳感器可以包括第一水平位移傳感器和第二水平位移傳感器。第一水平位移傳感器可以是包括發(fā)射第二光的第二光發(fā)射部和檢測(cè)第二光的第二光接收部的集成光傳感器，并且第二水平位移傳感器可以是包括發(fā)射第三光的第三光發(fā)射部和檢測(cè)第三光的第三光接收部的集成光傳感器。
[0011]晶片傳送機(jī)器人還可以包括控制器，其中，控制器通過(guò)使用垂直位移傳感器和水平位移傳感器來(lái)控制機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)和機(jī)器人手。
[0012]機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)可以被配置為通過(guò)使用機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)來(lái)將機(jī)器人手移動(dòng)到承載晶片的晶片安裝室。所述多個(gè)水平位移傳感器可以被配置為檢測(cè)機(jī)器人手的水平位移。
[0013]晶片傳送機(jī)器人還可以被配置為，當(dāng)機(jī)器人手被運(yùn)送到晶片安裝室中時(shí)使第一光從垂直位移傳感器的第一光發(fā)射部發(fā)射到晶片上，并通過(guò)使用垂直位移傳感器的第一光接收部檢測(cè)從晶片反射的第一光。垂直位移傳感器可以是通過(guò)使用第一光的移動(dòng)距離來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手的垂直位移的光傳感器。
[0014]水平位移傳感器可以包括:第一水平位移傳感器和第二水平位移傳感器。當(dāng)機(jī)器人手移動(dòng)到將機(jī)器人手正常運(yùn)送到晶片安裝室中的位置時(shí)，第一水平位移傳感器和第二水平位移傳感器可以被設(shè)置在距晶片的中心距離相同的位置處。當(dāng)機(jī)器人手被運(yùn)送到晶片安裝室中時(shí)，第一水平位移傳感器可以包括將第二光發(fā)射到晶片上的第二光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第二光的第二光接收部，并且當(dāng)機(jī)器人手被運(yùn)送到晶片安裝室中時(shí)，第二水平位移傳感器可以包括將第三光發(fā)射到晶片上的第三光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第三光的第三光接收部。
[0015]水平位移傳感器可以是通過(guò)使用同時(shí)被檢測(cè)到的第二光和第三光來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手的水平位移的光傳感器。
[0016]晶片安裝室可以是其上可安裝晶片的晶盒，或者可以是對(duì)晶片執(zhí)行半導(dǎo)體制作工藝的處理室。
[0017]晶片傳送機(jī)器人還可以包括控制器，其中，當(dāng)機(jī)器人手被運(yùn)送到晶片安裝室中時(shí)，基于由垂直位移傳感器和水平位移傳感器檢測(cè)到的機(jī)器人手的垂直位移和水平位移，控制器可以計(jì)算送入的機(jī)器人手相對(duì)于將機(jī)器人手正常運(yùn)送到晶片安裝室中的位置的垂直位移誤差和水平位移誤差，并且計(jì)算出的垂直位移誤差和水平位移誤差可以被反映在機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)中。
[0018]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的某些方面，一種晶片傳送機(jī)器人包括:機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)，包括機(jī)器人軸構(gòu)件和與機(jī)器人軸構(gòu)件連接的機(jī)器人臂構(gòu)件；機(jī)器人手，與機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的機(jī)器人臂構(gòu)件連接，并被配置為通過(guò)使用機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)來(lái)移動(dòng)到承載晶片的晶片安裝室；垂直位移傳感器，被安裝在機(jī)器人手的上側(cè)，并被配置為在機(jī)器人手移動(dòng)到晶片安裝室中時(shí)檢測(cè)機(jī)器人手的垂直位移；多個(gè)水平位移傳感器，被安裝在機(jī)器人手的所述上側(cè)，并沿著與機(jī)器人手在移動(dòng)到晶片安裝室中時(shí)的移動(dòng)方向垂直的虛擬線(xiàn)相互分開(kāi)，并且被配置為在機(jī)器人手移動(dòng)到晶片安裝室中時(shí)檢測(cè)機(jī)器人手的水平位移；以及控制器，被配置為在機(jī)器人手移動(dòng)到晶片安裝室中時(shí)計(jì)算被正常運(yùn)送到晶片安裝室中的機(jī)器人手的垂直位移誤差和水平位移誤差，并且被配置為基于計(jì)算出的垂直位移誤差和水平位移誤差來(lái)校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)并互鎖機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)。
[0019]垂直位移傳感器可以是包括發(fā)射第一光到晶片上的第一光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第一光的第一光接收部的光傳感器，其中，控制器被配置為通過(guò)使用第一光的移動(dòng)距離來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手的垂直位移。
[0020]所述多個(gè)水平位移傳感器可以包括第一水平位移傳感器和第二水平位移傳感器，第一水平位移傳感器可以包括發(fā)射第二光到晶片上的第二光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第二光的第二光接收部，第二水平位移傳感器可以包括發(fā)射第三光到晶片上的第三光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第三光的第三光接收部，并且水平位移傳感器可以是通過(guò)使用同時(shí)被檢測(cè)到的第二光和第三光來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手的水平位移的光傳感器。
[0021]機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)可以是機(jī)器人手的垂直位置坐標(biāo)、前/后位置坐標(biāo)、左/右位置坐標(biāo)或旋轉(zhuǎn)角度。
[0022]根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的某些方面，一種控制晶片傳送機(jī)器人的方法包括:開(kāi)始朝向晶片安裝室中的晶片的外邊緣移動(dòng)機(jī)器人手組件，機(jī)器人手組件包括與機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)連接的機(jī)器人手，其中，機(jī)器人手包括垂直位移傳感器和水平位移傳感器，垂直位移傳感器被安裝在機(jī)器人手的前上部中，水平位移傳感器被安裝在機(jī)器人手的后上部中并沿著與機(jī)器人手的移動(dòng)方向垂直的虛擬線(xiàn)相互分開(kāi)；在機(jī)器人手的一部分被移進(jìn)晶片安裝室中時(shí)，通過(guò)使用垂直位移傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手相對(duì)于晶片的垂直位移，校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)；在機(jī)器人手被進(jìn)一步移進(jìn)晶片安裝室中時(shí)，通過(guò)使用水平位移傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手相對(duì)于晶片的水平位移，校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)；以及完成機(jī)器人手在晶片安裝室中相對(duì)于晶片的移動(dòng)。
[0023]垂直位移傳感器可以包括發(fā)射第一光到晶片上的第一光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第一光的第一光接收部，并且可以基于發(fā)射第一光的時(shí)刻和檢測(cè)到第一光的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔或相位差來(lái)檢測(cè)垂直位移。
[0024]水平位移傳感器可以包括第一水平位移傳感器和與第一水平位移傳感器分開(kāi)的第二水平位移傳感器，第一水平位移傳感器可以包括發(fā)射第二光到晶片上的第二光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第二光的第二光接收部，第二水平位移傳感器可以包括發(fā)射第三光到晶片上的第三光發(fā)射部和檢測(cè)從晶片反射的第三光的第三光接收部，并且可以基于水平位移傳感器同時(shí)檢測(cè)到第二光和第三光的時(shí)間來(lái)檢測(cè)水平位移。
[0025]在通過(guò)使用水平位移傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手的水平位移時(shí)，機(jī)器人手完成了移動(dòng)的位置可以是當(dāng)機(jī)器人手沿著晶片的中心線(xiàn)前進(jìn)時(shí)，同時(shí)檢測(cè)到第二光和第三光的位置。
[0026]可以通過(guò)將垂直位移傳感器的第一光接收部的光接收量、第一水平位移傳感器的第二光接收部的光接收量和第二水平位移傳感器的光接收量進(jìn)行比較來(lái)控制機(jī)器人手的水平平坦度。
[0027]通過(guò)檢測(cè)垂直位移來(lái)校正的機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)可以是機(jī)器人手的垂直位置坐標(biāo)。
[0028]通過(guò)檢測(cè)水平位移來(lái)校正的機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)可以是機(jī)器人手的前/后位置坐標(biāo)、左/右位置坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)角度。
[0029]通過(guò)檢測(cè)垂直位移和水平位移來(lái)校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)的步驟可以包括:計(jì)算機(jī)器人手相對(duì)于預(yù)先設(shè)定機(jī)器人手要移動(dòng)到的位置的垂直位移誤差和水平位移誤差；以及基于計(jì)算出的垂直位移誤差和水平位移誤差來(lái)校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)。
[0030]從機(jī)器人手開(kāi)始到達(dá)晶片安裝室中的晶片的外邊緣的時(shí)刻，到水平位移傳感器至少移動(dòng)經(jīng)過(guò)晶片安裝室中的晶片的外邊緣的時(shí)刻，可以連續(xù)地執(zhí)行通過(guò)檢測(cè)垂直位移和水平位來(lái)校正機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)的步驟。
[0031]當(dāng)垂直位移具有預(yù)定的值時(shí)，可以執(zhí)行確定機(jī)器人手的移動(dòng)是否完成的步驟。
[0032]所述方法還可以包括:使用機(jī)器人手，從晶片安裝室去除晶片；使用機(jī)器人手，將晶片放置在處理設(shè)備裝置中；在處理設(shè)備裝置中對(duì)晶片執(zhí)行制作工藝；以及在執(zhí)行制作工藝之后，使用從晶片單個(gè)化(Singulate)的一個(gè)或更多個(gè)芯片來(lái)形成半導(dǎo)體裝置。
[0033]根據(jù)所公開(kāi)的實(shí)施例的某些方面，一種制造半導(dǎo)體裝置的方法包括以下步驟:在第一處理設(shè)備裝置中對(duì)晶片執(zhí)行第一制作工藝；將晶片從第一處理設(shè)備裝置移動(dòng)到晶盒；在晶盒中執(zhí)行機(jī)器人臂的機(jī)器人手相對(duì)于晶片的對(duì)準(zhǔn)過(guò)程；使用機(jī)器人手，將晶片從晶盒移動(dòng)到第二處理設(shè)備裝置；在第二處理設(shè)備裝置中對(duì)晶片執(zhí)行第二制作工藝，以在晶片上形成多個(gè)半導(dǎo)體芯片；以及從晶片單個(gè)化所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片。對(duì)準(zhǔn)過(guò)程包括:在機(jī)器人手的表面上使用多個(gè)傳感器裝置，以確定機(jī)器人手是否處于期望的高度、是否被對(duì)準(zhǔn)成相對(duì)于晶片居中以及是否相對(duì)于晶片平坦；以及基于所述確定，對(duì)機(jī)器人手執(zhí)行對(duì)準(zhǔn)。
[0034]所述方法還可以包括將所述多個(gè)芯片封裝成多個(gè)半導(dǎo)體封裝。
[0035]所述多個(gè)傳感器裝置可以至少包括距機(jī)器人手的兩側(cè)的中心等距離的兩個(gè)傳感器，其中，對(duì)準(zhǔn)過(guò)程還包括:使用所述兩個(gè)傳感器來(lái)確定機(jī)器人手是否被對(duì)準(zhǔn)成相對(duì)于晶片居中以及機(jī)器人手是否相對(duì)于晶片平坦。
[0036]所述多個(gè)傳感器裝置可以至少包括用來(lái)確定機(jī)器人手是否相對(duì)于晶片處于期望的高度的第三傳感器。
[0037]對(duì)準(zhǔn)過(guò)程還可以包括:開(kāi)始朝向晶盒中的晶片的外邊緣移動(dòng)機(jī)器人手以及在機(jī)器人手被進(jìn)一步移動(dòng)經(jīng)過(guò)晶片的外邊緣時(shí)，通過(guò)使用所述兩個(gè)傳感器檢測(cè)機(jī)器人手相對(duì)于晶片的水平位移，來(lái)校正控制機(jī)器人臂和機(jī)器人手的機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0038]根據(jù)下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將更清楚地理解發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施例，在附圖中:
[0039]圖1是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的晶片傳送機(jī)器人的透視圖；
[0040]圖2是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的圖1中示出的晶片傳送機(jī)器人的平面圖；
[0041]圖3A至圖3C是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的圖1和圖2的晶片傳送機(jī)器人的操作的視圖；
[0042]圖4A和圖4B是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的晶片傳送機(jī)器人的機(jī)器人手組件的視圖；
[0043]圖5A和圖5B分別是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的通過(guò)使用圖1的晶片傳送機(jī)器人來(lái)移動(dòng)機(jī)器人手的操作的透視圖和側(cè)視圖；
[0044]圖6A和圖6B是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的圖1的晶片傳送機(jī)器人的配置和控制的示圖；
[0045]圖7A至圖7C是通過(guò)使用根據(jù)某些示例性實(shí)施例的機(jī)器人手和位移傳感器來(lái)檢測(cè)機(jī)器人手相對(duì)于晶片的垂直位移和水平位移的操作的視圖；
[0046]圖8至圖10是通過(guò)使用根據(jù)某些示例性實(shí)施例的機(jī)器人手的移動(dòng)操作的機(jī)器人手相對(duì)于晶片的水平位移的視圖；
[0047]圖11至圖13是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的在機(jī)器人手被運(yùn)送到晶盒中時(shí)校正機(jī)器人手相對(duì)于晶片的水平位移的操作的平面圖；
[0048]圖14是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的控制器的機(jī)器人手根據(jù)位移傳感器的操作信號(hào)的校正內(nèi)容的視圖；
[0049]圖15是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的通過(guò)使用具有位移傳感器的機(jī)器人手組件來(lái)控制晶片傳送機(jī)器人的方法的流程圖；
[0050]圖16是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的通過(guò)使用具有位移傳感器的機(jī)器人手組件來(lái)控制晶片傳送機(jī)器人的方法的流程圖；
[0051]圖17是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的包括晶片傳送機(jī)器人的晶片處理系統(tǒng)的元件的布置之間的關(guān)系的視圖；
[0052]圖18是根據(jù)某些不例性實(shí)施例的圖17中不出的晶片處理系統(tǒng)的不意圖；
[0053]圖19是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的包括圖17中示出的晶片傳送機(jī)器人的晶片處理系統(tǒng)的示例的配置圖；
[0054]圖20是根據(jù)某些示例性實(shí)施例的圖19的晶片傳送機(jī)器人和探測(cè)器的示意圖；
[0055]圖21是根據(jù)某些示